本實(shí)用新型涉及等離子體刻蝕機(jī)的組件，具體涉及一種等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)。

背景技術(shù)：

刻蝕是半導(dǎo)體加工、微電子制造、LED生產(chǎn)等領(lǐng)域中非常重要的一步工藝。由于半導(dǎo)體器件的集成度日漸提高，對于生產(chǎn)中尺寸控制的要求也愈發(fā)提高，因此對刻蝕精度的要求也越來越高。常見的刻蝕手段主要有干法刻蝕和濕法刻蝕。與濕法刻蝕相比，干法刻蝕具有各向異性好、選擇比高、工藝可控、重復(fù)性好、無化學(xué)廢液污染等優(yōu)點(diǎn)。具體來說，干法刻蝕可分為光揮發(fā)刻蝕、氣相刻蝕、等離子體刻蝕等。

等離子體刻蝕是目前常見的一種干法刻蝕方法，當(dāng)氣體暴露于電子區(qū)域時，產(chǎn)生電離氣體和具有高能電子的氣體，從而形成等離子體，電離氣體經(jīng)過加速電場，將釋放大量能量到刻蝕表面，從而實(shí)現(xiàn)對刻蝕表面的刻蝕。與其他刻蝕技術(shù)相比，等離子體刻蝕技術(shù)的結(jié)構(gòu)簡單、操作便利、性價比高。例如在室溫下刻蝕硅片，產(chǎn)品具有較高的刻蝕速率和選擇比，并能保持較好的側(cè)壁陡直度。因此，等離子體刻蝕廣泛用于各類器件制作中。

等離子體刻蝕中，速度和均勻性是兩個極其重要的參數(shù)。對于工業(yè)生產(chǎn)來說，刻蝕速度快，則刻蝕所需時間就少，生產(chǎn)效率能大幅提高。然而，均勻性則對產(chǎn)品的良品率有較大影響。反應(yīng)真空腔是等離子體刻蝕機(jī)的重要組成部分之一，壓環(huán)是真空反應(yīng)腔中最為關(guān)鍵的部分。將待刻樣片送入反應(yīng)腔后，需要用壓環(huán)壓緊樣片，否則在刻蝕的過程中被刻蝕的樣片容易偏離，必然會嚴(yán)重影響刻蝕結(jié)果?，F(xiàn)有的等離子體刻蝕機(jī)真空反應(yīng)腔內(nèi)使用的壓環(huán)存在諸多問題。首先是過于笨重，在單氣缸頂升過程中容易偏斜，而且結(jié)構(gòu)方面也嚴(yán)重影響刻蝕的均勻性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的壓環(huán)過于笨重、頂升過程中容易偏斜從而影響刻蝕中均勻性等問題而提出。本實(shí)用新型所公開的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)，用于將被刻蝕樣片固定于下電極，其中，所述壓環(huán)包括壓環(huán)主體、定位爪、和樣片壓足，所述壓環(huán)主體整體形成為冠狀，所述定位爪沿著所述壓環(huán)主體的周向間隔一定角度而設(shè)置并沿徑向凸出到壓環(huán)主體外周，所述樣片壓足沿周向設(shè)置于所述壓環(huán)主體的內(nèi)側(cè)并沿徑向向所述壓環(huán)主體的中心凸出，在所述定位爪的每個中設(shè)置有用于與垂直導(dǎo)向桿相配合的定位孔。

本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)中，優(yōu)選為，所述定位爪的數(shù)目為至少三個，且在壓環(huán)主體的周向上均勻分布。

本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)中，優(yōu)選為，所述定位爪均與壓環(huán)主體所在的平面夾著一定角度θ而傾斜設(shè)置，所述角度θ為5°～85°，每個所述定位爪的上表面與所述壓環(huán)主體的上表面的距離差為10～40mm。

本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)中，優(yōu)選為，每個所述定位爪投影在所述樣片下電極上表面上的徑向長度為10～50mm，每個所述定位爪沿所述壓環(huán)主體的周向的寬度為20～50mm。

本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)中，優(yōu)選為，所述定位爪與所述壓環(huán)主體為一體化成形而成的結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)中，優(yōu)選為，所述樣片壓足的數(shù)目為至少三個，且在壓環(huán)主體的周向上均勻分布。

本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)中，優(yōu)選為，所述樣片壓足的朝向所述樣片的面形成為臺階狀而包括樣片壓觸面和壓足凹入面。

本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)中，優(yōu)選為，所述樣片壓足的與所述樣片壓觸面相垂直的面從所述樣片壓觸面離開一定距離后向所述壓環(huán)主體徑向朝外的方向傾斜而與所述樣片壓觸面形成一定角度a，所述角度a為90°～150°。

本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)中，優(yōu)選為，所述樣片壓足的形狀是矩形、圓形、橢圓形、或三角形。

本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)中，優(yōu)選為，所述壓環(huán)主體由作為絕緣材質(zhì)的陶瓷或石英加工而成。

根據(jù)本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)，能夠避免等離子體刻蝕過程中發(fā)生在頂升過程中的偏斜，從而改善刻蝕中均勻性。并且結(jié)構(gòu)簡潔、頂升平穩(wěn)、刻蝕均勻性得以優(yōu)化。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所涉及的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型所涉及的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)從另一方向觀察的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3(a)是本實(shí)用新型所涉及的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)沿徑向剖切后的剖面圖；

圖3(b)是圖3(a)中的樣片壓足和定位爪的局部放大示意圖；

圖4(a)～圖4(c)是表示本實(shí)用新型所涉及的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)的樣片壓足的不同形狀的示意圖；

圖5是本實(shí)用新型所涉及的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)將樣片固定在下電極的狀態(tài)下的示意圖；

圖6(a)是本實(shí)用新型所涉及的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)將樣片固定在下電極的狀態(tài)下的沿徑向剖切后的剖面圖；

圖6(b)是圖6(a)中的樣片壓足的局部放大示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語"上"、"下"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

圖1是本實(shí)用新型所涉及的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本實(shí)用新型所涉及的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)從另一方向觀察的立體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)10包括壓環(huán)主體11、定位爪12、和樣片壓足13，壓環(huán)主體11整體形成為冠狀，定位爪12沿著壓環(huán)主體11的周向間隔一定角度而設(shè)置，并沿徑向凸出到壓環(huán)主體11的外周。多個樣片壓足13沿周向設(shè)置于壓環(huán)主體11的內(nèi)側(cè)并沿徑向向壓環(huán)主體11的中心凸出。在定位爪12的每個中設(shè)置有用于與未圖示垂直導(dǎo)向桿相配合的定位孔121。壓環(huán)主體11的厚度優(yōu)選為4mm～10mm，在保證壓環(huán)主體11強(qiáng)度的情況下，盡可能的選擇較薄的尺寸。壓環(huán)主體11的外圈邊緣的周圈向下彎折延伸，從而更好地遮蔽樣片30，達(dá)到更好地聚焦等離子體的作用。

優(yōu)選為，定位爪12的數(shù)目為三個，且在壓環(huán)主體的周向上均勻分布。當(dāng)然定位爪12的數(shù)目也可以是三個以上，比如四個、六個、九個，優(yōu)選為定位爪12的數(shù)目在各定位爪12沿圓周均布后能夠形成旋轉(zhuǎn)對稱，由此可以更加均勻地分配與垂直導(dǎo)向桿配合的摩擦力。每個定位爪12也可以均與壓環(huán)主體11所在的平面夾著一定角度θ而傾斜設(shè)置，角度θ優(yōu)選為5°～85°。每個定位爪12的上表面與壓環(huán)主體的上表面的距離差h可以設(shè)為10～40mm。根據(jù)與其相配合的垂直導(dǎo)向桿的尺寸，每個定位爪12投影在承載樣片的下電極的上表面上的徑向長度為10～50mm，每個定位爪沿壓環(huán)主體11的周向的寬度為20～50mm。

定位爪12與壓環(huán)主體11可以是通過螺栓固定連接的可拆卸結(jié)構(gòu)，當(dāng)然為了提高精度定位精度或者減少零件數(shù)目、降低成本，定位爪12也可以與壓環(huán)主體11直接一體化成形為一體結(jié)構(gòu)。例如，將陶瓷粉擠壓成壓環(huán)整體粗略形狀或輪廓，再用刀具挖削出所需形狀，并留有一定余量，等整體被燒結(jié)完，變成堅(jiān)硬的陶瓷后，再進(jìn)行精細(xì)磨削加工而成。

樣片壓足13的數(shù)目優(yōu)選為至少三個，且在壓環(huán)主體的周向上均勻分布。當(dāng)然樣片壓足13的數(shù)目也可以是三個以上，比如四個、六個、九個，優(yōu)選為樣片壓足13的數(shù)目在樣片壓足13沿圓周均布后能夠形成旋轉(zhuǎn)對稱，由此可以更加均勻地分配樣片壓足與樣片接觸時的壓觸力。圖3(a)是本實(shí)用新型所涉及的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)沿徑向剖切后的剖面圖，圖3(b)是圖3(a)中的樣片壓足和定位爪的局部放大示意圖。如圖3(a)、圖3(b)所示，樣片壓足13的朝向所述樣片的面形成為臺階狀而包括壓足凹入面t1和樣片壓觸面t2。樣片壓足13的與樣片壓觸面t2相垂直的面從所述樣片壓觸面t2離開一定距離后向所述壓環(huán)主體徑向朝外的方向傾斜而與所述樣片壓觸面形成一定角度a，所述角度a為90°～150°。通過選擇合適的a角，能夠?qū)Φ入x子體更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行聚焦，從而改善刻蝕的均勻性能。樣片壓足13內(nèi)接壓環(huán)主體11，數(shù)量可以設(shè)為3～30個，根據(jù)樣片壓足13的數(shù)量適當(dāng)選擇壓足寬c，足寬一般選5～15mm，足長d可選5～10mm。

樣片壓足13與壓環(huán)主體11直接一體化成形為一體結(jié)構(gòu)。例如，將陶瓷粉擠壓成壓環(huán)整體粗略形狀或輪廓，再用刀具挖削出所需形狀，并留有一定余量，等整體被燒結(jié)完，變成堅(jiān)硬的陶瓷后，再進(jìn)行精細(xì)磨削加工而成。圖4(a)～圖4(c)是表示本實(shí)用新型所涉及的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)的樣片壓足的不同形狀的示意圖，如圖4(a)～圖4(c)所示，壓足的形狀可以是矩形、圓形、橢圓形、或三角形等，

另外，壓環(huán)主體11、定位爪12、樣片壓足13的其中一個或多個可以由作為絕緣材質(zhì)的陶瓷或石英加工而成。

圖5是本實(shí)用新型所涉及的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)將樣片固定在下電極的狀態(tài)下的示意圖。圖6(a)是本實(shí)用新型所涉及的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)將樣片固定在下電極的狀態(tài)下的沿徑向剖切后的剖面圖，圖6(b)是圖6(a)中的樣片壓足的局部放大示意圖。如圖5、圖6所示，本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)在使用過程中，使等離子體刻蝕機(jī)上垂直配置的三根或多根支撐桿(未圖示)分別與壓環(huán)10的定位爪12的定位孔121連接，壓環(huán)10在氣缸的驅(qū)動下隨著支撐桿沿著上下方向移動，當(dāng)壓環(huán)10下降到樣片壓足13與樣片30接觸時，調(diào)節(jié)氣缸的驅(qū)動而將支撐桿的力均勻地傳遞到各樣片壓足13，確保將放置在下電極20上的樣片30均勻地壓緊。樣片壓足13與樣片30接觸，各樣片壓足13協(xié)同配合而均勻地壓緊樣片30，通過設(shè)定合適的壓觸寬度b，確保在壓緊樣片30的情況下樣片30盡可能多地暴露于等離子體中，由此，在改善刻蝕的均勻性的同時也改善刻蝕的偏壓情況。優(yōu)選為，壓觸寬度b的范圍為0.5mm～5mm。

本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)結(jié)構(gòu)相對輕盈，整體呈冠狀。固定壓環(huán)的三個孔在圓周上均勻分布，由此減輕了壓環(huán)重量，且改善了刻蝕均勻性。壓環(huán)是通過三根支撐桿連接于三個柄上的孔，隨之上下運(yùn)動，三個柄均勻地傳遞力到設(shè)置于壓環(huán)內(nèi)壁的多個樣片壓足上，確保壓環(huán)平穩(wěn)均勻地壓緊樣片。冠狀外圓周圈邊下折，可以更好地遮蔽樣片，使得等離子束可以均勻分布，從而達(dá)到更好的均勻性刻蝕。綜上所述，本實(shí)用新型的壓環(huán)的形狀新穎、壓足的設(shè)計(jì)巧妙，能夠確保壓環(huán)頂升與下降過程中不偏斜，同時也改善了反應(yīng)腔室內(nèi)刻蝕的均勻性，并且對偏壓值也起到較好的改善。

將本實(shí)用新型的等離子體刻蝕機(jī)的壓環(huán)應(yīng)用于等離子體加工設(shè)備，可以提高刻蝕速率、以及刻蝕均勻性，從而可以提高工藝的均勻性，進(jìn)而可以提高工藝質(zhì)量，提高工藝良品率。

以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。